JP3142735B2 - 加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛めっき後加熱
拡散処理によって該めっき層をＦｅ−Ｚｎ系合金相化す
る、主に自動車、家電製品などの用途に使用される合金
化溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板に溶融亜鉛めっきを施した後に加熱
合金化するいわゆる合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、その
優れた塗装性、溶接性のため自動車、家電製品などの用
途に広範に使用されその生産量は増加の傾向にある。
又、合金化溶融亜鉛めっき鋼板に対する要求特性として
は、耐食性、加工性、溶接性、塗装性などがある。この
うち、加工性は、特に重要な特性の１つである。加工時
に、めっき層が剥離（フレーキング、パウダリング）す
ると加工性が低下する。この改善にあたって、鋼種、め
っき前処理、溶融めっき条件、合金化加熱条件等の適正
化が、現在盛んに研究開発されている。

【０００３】従来より合金化溶融亜鉛めっき鋼板の加工
性は、Ｆｅ−Ｚｎ系の合金相の中で、Ｆｅ含有率の高い
Γ相が堅くて脆い性質を有するため低下することが確か
められ、その対策を行なう技術が種々提案されている
が、合金相の形態そのものを改質して高加工性を達成す
る発想を具現化した技術は未だ見いだされていないのが
現状である。特に、極低炭素Ｔｉ添加鋼は材質特性に優
れ自動車、家電向けの深絞り用途に適しているが、Ｔｉ
はめっき後の合金化加熱過程でΓ相が厚く生成させる作
用を有するため、加工性が不良となる問題がある。

【０００４】この対策として、鋼中へのＴｉ添加量を低
減する代わりにＮｂを添加する極低炭素Ｔｉ−Ｎｂ添加
鋼を合金化溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板とすること
が広く行われているが、ＮｂはＴｉに比べ添加コストが
高い問題がある。又、溶融亜鉛めっき浴中Ａｌを微量に
抑えて亜鉛めっきした後合金化処理した特開昭５６−１
３４７０号公報、亜鉛めっき前の鋼板にＦｅやＮｉ等を
プレめっきして亜鉛めっきし、合金化処理した特開昭５
８−１０４１６３号公報、特開昭６０−１１０８５９号
公報などが提示されているものの、これらの技術から得
られる合金化溶融亜鉛めっき鋼板は全て加工性の改善効
果が十分でない。又はプレめっき等を行うことにより製
造コスト高となる欠点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術にて製造され
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板はめっき層と素地鋼板界面
にΓ相が層状かつ連続状に形成している特徴を持つ。該
鋼板が加工された際、Γ相部でクラックの発生と伝播が
容易に行われ、根こそぎめっき層が剥離しフレーキン
グ、パウダリング等の実用上問題を生じる。本発明で
は、この様な従来技術が抱える課題に対し、Γ相の生成
形態を不連続層状とすることによりクラックの伝播を抑
止し、めっき層の剥離防止を図る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】これを実現するための方
法として、めっき相中のＡｌ濃度を高めることによりＦ
ｅ−Ａｌ系合金相を素地鋼板−めっき層界面に多く生成
させＦｅ−Ｚｎ合金化反応の局部的な抑制作用を強化
し、Γ相の生成形態を不連続層状とする。本発明の構成
について以下に示す。素地鋼板がＴｉ添加極低炭素鋼
で、めっき層成分が重量％でＦｅ：８〜１３％、Ａｌ：
０．３５〜０．６％、付着量が２０〜９０ｇ／ｍ² であ
る合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、めっき層−素地
鋼板界面を中心とする２μｍの範囲内にＡｌ濃度が０．
５％以上含まれる合金相が局部的に存在することを特徴
とする加工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板にあ
る。

【０００７】

【作用】次に、各要件の作用及び数値限定理由を述べ
る。素地鋼板としてＴｉ−Ｂ添加極低炭素鋼を用いる。
Ｔｉは鋼中の浸入型固溶元素であるＣ，Ｎを各々Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＮの形で固定し鋼を深絞り成形に適した材質特
性に改善する。合金化溶融亜鉛めっき鋼板用の素地鋼板
として、現在、Ｔｉ−Ｎｂ添加極低炭素鋼が一般的に用
いられているが、Ｔｉ単独添加鋼を用いた方が素地鋼板
の製造コストが安くなる工業的メリットが得られる。

【０００８】めっき層成分としてＦｅ：８〜１３％とす
る。８％以下の場合、Ｚｎのη相がめっき表層に残存
し、塗装後耐食性、溶接性を低下させる。又、１３％以
上ではめっき層の加工性が低下する。めっき層成分とし
てＡｌ：０．３５〜０．６％とする。０．３５％以下の
場合は、めっき層−素地鋼板界面にΓ相が層状に連続的
に生成しめっき鋼板が加工された際に、クラックが伝播
しめっきが剥離しやすくなる。０．６％以上とするとＦ
ｅ−Ｚｎの合金化反応速度が大幅に低下し生産性を阻害
する。めっき付着量としては２０〜９０ｇ／ｍ² の範囲
とする。２０ｇ／ｍ² 未満では耐食性能が不足し、９０
ｇ／ｍ² を超える場合は加工性が大幅に低下し、かつ合
金化処理に時間が要り生産性を損なう。

【０００９】めっき層断面構造においてめっき層−素地
鋼板界面を中心とする２μｍの範囲内にＡｌ濃度が０．
５％以上含まれる合金相を局部的に存在させる。Ａｌを
界面付近に局部的に存在させることで、Ｆｅ−Ｚｎ合金
化反応を局部的に抑制し、Γ相が層状に連続的に生成す
ることを防止する。この効果はＡｌが界面を中心とする
２μｍ以下及び０．５％以上ないと発揮されない。Ａｌ
の分布状況はめっき層断面のＥＰＭＡ分析により測定す
る。Ａｌ濃度が０．５％以上含まれる合金相の存在頻度
が素地鋼板結晶粒界の大きさに対応させる。加工を受け
た際のクラック伝播を防止するためには、Γ相の連続性
を微細に断ち切る必要がある。又Ａｌ濃化領域が多すぎ
ると合金化反応が全体的に低下し生産性を阻害する。

【００１０】

【実施例】連続式溶融亜鉛めっきラインにて、板厚０．
８ｍｍに冷間圧延したＴｉ添加極低炭素鋼を焼鈍した
後、溶融亜鉛めっき浴に浸漬しガスワイピング方式にて
めっき付着量制御し更に加熱合金化処理により合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を製造した。得られた鋼板について、
めっき付着量、成分及びめっき層断面のＡｌ分布状況、
加工性評価としてパウダリング試験を行った。図１はめ
っき層組成と加工性の関係を示す。Ａｌ％の高い本発明
鋼板は、同一Ｆｅ％で比較して加工性が良好である。図
２はめっき付着量と加工性の関係を示す。付着量が高い
と加工性は低下する。図３は本発明鋼板のめっき層断面
構造を示す。めっき層−素地鋼板界面部にＡｌが局部的
に分布しΓ相が層状に連続的に生成するのを抑制しめっ
き層の加工性を改善する。 パウダリング試験 鋼板を６０度Ｖ曲げ−曲げ戻し後、加工部をセロテープ
剥離しめっき剥離幅（ｍｍ）を測定した。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明は合金化溶
融亜鉛めっき鋼板のめっき層構造を変化させて加工性を
大幅に改善する。これにより、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の用途を拡大し、工業的に大きな効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】めっき層組成と加工性との関係を示す図、

【図２】めっき付着量と加工性との関係を示す図、

【図３】本発明鋼板のめっき層断面構造を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素地鋼板がＴｉ添加極低炭素鋼で、めっ
   き層成分が重量％でＦｅ：８〜１３％、Ａｌ：０．３５
   〜０．６％、付着量が２０〜９０ｇ／ｍ² である合金化
   溶融亜鉛めっき鋼板において、めっき層−素地鋼板界面
   を中心とする２μｍの範囲内にＡｌ濃度が０．５％以上
   含まれる合金相が局部的に存在することを特徴とする加
   工性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。